電機驅(qū)動裝置以及包括電機驅(qū)動裝置的電功率轉(zhuǎn)向設(shè)備的制作方法
【專利摘要】在電機驅(qū)動裝置（2，3）中，第一繼電器部（41）連接在電源（50）與逆變器部（20）之間，第二繼電器部（42）連接在第一繼電器部（41）與逆變器部（20）之間，以及電機繼電器部（30）連接在逆變器部（20）與電機（10，110）的繞組（15，121，122）之間。逆變器預驅(qū)動器電路（71-76）分別驅(qū)動逆變器部（20）的開關(guān)元件（21-26）。第一預驅(qū)動器電路（81）驅(qū)動第一繼電器部（41）。第二預驅(qū)動器電路（85）驅(qū)動第二繼電器部（42）和電機繼電器部（30）。控制器（60）控制逆變器部（20）、第一繼電器部（41）、第二繼電器部（42）以及電機繼電器部（30）的驅(qū)動，以及檢測第一繼電器部（41）、第二繼電器部（42）以及電機繼電器部（30）的故障。
【專利說明】電機驅(qū)動裝置以及包括電機驅(qū)動裝置的電功率轉(zhuǎn)向設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本公開涉及電機驅(qū)動裝置以及包括電機驅(qū)動裝置的電功率轉(zhuǎn)向設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，已知包括多個開關(guān)元件的電機驅(qū)動裝置。例如，JP-A-2011-142744 (對應于美國2011/163708A1)公開了包括多個開關(guān)元件和電源繼電器的電機驅(qū)動裝置。開關(guān)元件形成電機驅(qū)動部。當電機驅(qū)動裝置中出現(xiàn)故障時，電源繼電器切斷給電機驅(qū)動部的電力供應。通過預驅(qū)動器電路驅(qū)動開關(guān)元件和電源繼電器。
[0003]在將具有寄生二極管(例如金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET))的半導體裝置用于電源繼電器的情況下，為了在電源以反向極性不正確地連接的情況下保護電路，可以設(shè)置反向連接保護繼電器，使得反向連接保護繼電器的寄生二極管以相反的方向連接。
[0004]在將電機應用于電功率轉(zhuǎn)向設(shè)備且將方向盤直接連接電機的情況下，在駕駛員操作方向盤時，電機中產(chǎn)生感應電壓。當出現(xiàn)電機故障且電源繼電器關(guān)斷時，由于駕駛員的轉(zhuǎn)向操作而產(chǎn)生的感應電壓被應用于在逆變器部和繞組之間形成的閉合電路。在電源繼電器處于關(guān)斷狀態(tài)的情況下，當感應電壓被應用于逆變器部和繞組之間形成的閉合電路時，電流可能流向閉合電路，產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩，并且駕駛員可能感覺不適。因此，能夠切斷繞組與逆變器部之間電連接的電機繼電器可以被設(shè)置為使得，在出現(xiàn)電機故障時繞組與逆變器部之間不形成閉合電路。
[0005]可通過預驅(qū)動器電路驅(qū)動開關(guān)元件和繼電器。但是，JP-A-2011-142744未公開預驅(qū)動器電路的細節(jié)。雖然可分別為開關(guān)元件和繼電器設(shè)置預驅(qū)動器電路，但是電機驅(qū)動裝置的尺寸可能增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本公開的目的是提供一種具有小尺寸的電機驅(qū)動裝置。本公開的另一目的是提供一種包括所述電機驅(qū)動裝置的電功率轉(zhuǎn)向設(shè)備。
[0007]根據(jù)本公開方案的電機驅(qū)動裝置包括逆變器部、第一繼電器部、第二繼電器部、電機繼電器部、多個逆變器預驅(qū)動器電路、第一預驅(qū)動器電路、第二預驅(qū)動器電路以及控制器。逆變器部包括多個開關(guān)元件，用于開關(guān)給電機的繞組的電力供應。第一繼電器部連接在電源與逆變器部之間。第二繼電器部連接在第一繼電器部與逆變器部之間。電機繼電器部連接在逆變器部與電機的繞組之間。逆變器預驅(qū)動器電路分別驅(qū)動逆變器部的開關(guān)元件。第一預驅(qū)動器電路驅(qū)動第一繼電器部。第二預驅(qū)動器電路驅(qū)動第二繼電器部和電機繼電器部。控制器包括控制部分和故障檢測部分?？刂撇糠滞ㄟ^逆變器預驅(qū)動器電路、第一預驅(qū)動器電路或第二預驅(qū)動器電路控制逆變器部、第一繼電器部、第二繼電器部以及電機繼電器部的驅(qū)動。故障檢測部分檢測第一繼電器部、第二繼電器部以及電機繼電器部的故障。
[0008]在電機驅(qū)動裝置中，通過一個預驅(qū)動器電路驅(qū)動第二繼電器部以及電機繼電器部。因此，可以減少預驅(qū)動器電路的數(shù)量，并減小電機驅(qū)動裝置的尺寸。
[0009]根據(jù)本公開另一方案的電功率轉(zhuǎn)向設(shè)備包括電機和電機驅(qū)動裝置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]根據(jù)以下連同附圖一起提供的詳細描述，本公開的附加目的和優(yōu)點將變得更加明顯。在附圖中:
[0011]圖1是示出根據(jù)本公開第一實施例的電功率轉(zhuǎn)向設(shè)備的示意圖；
[0012]圖2是示出根據(jù)第一實施例的電機驅(qū)動裝置的電路圖；
[0013]圖3是示出根據(jù)第一實施例的初始故障診斷處理的流程圖；
[0014]圖4是示出根據(jù)本公開第二實施例的電機驅(qū)動裝置的示意圖；以及
[0015]圖5是示出根據(jù)第二實施例的電機驅(qū)動裝置的示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面將參照附圖描述根據(jù)本公開的電機驅(qū)動裝置以及電功率轉(zhuǎn)向設(shè)備。在以下實施例中，用相同的附圖標記表示具有相似結(jié)構(gòu)的組件并省略說明。
[0017](第一實施例)
[0018]根據(jù)本公開第一實施例的電機驅(qū)動裝置2被應用于電功率轉(zhuǎn)向設(shè)備I。
[0019]如圖1所示，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)90包括電功率轉(zhuǎn)向設(shè)備1、方向盤91和轉(zhuǎn)向軸92。駕駛員操作的方向盤91連接到轉(zhuǎn)向軸92。在本公開中，除非另有所指，術(shù)語“連接到”表示直接或間接連接。小齒輪(pinion gear) 96附接于轉(zhuǎn)向軸92的一端。小齒輪96與齒條軸97嚙合。車輪例如通過輪桿可旋轉(zhuǎn)地連接齒條軸97的一端。因此，當駕駛員轉(zhuǎn)動方向盤91時，轉(zhuǎn)向軸92旋轉(zhuǎn)，并且小齒輪96將轉(zhuǎn)向軸92的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為齒條軸97的線性運動。然后，根據(jù)齒條軸97的線性運動的位移，輪胎98的方向改變一個角度。轉(zhuǎn)向軸92附接于轉(zhuǎn)矩傳感器94，轉(zhuǎn)矩傳感器94檢測施加于方向盤91的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩。
[0020]電功率轉(zhuǎn)向設(shè)備I包括電機驅(qū)動裝置2、電機10和齒輪89。電機10輸出轉(zhuǎn)矩，幫助駕駛員對方向盤91的轉(zhuǎn)向操作。
[0021]電機10是向前和向后旋轉(zhuǎn)齒輪89的三相無刷電機。電機10包括定子、轉(zhuǎn)子和軸(未示出)。轉(zhuǎn)子隨軸旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子在表面附有永磁鐵，并具有磁極。轉(zhuǎn)子可旋轉(zhuǎn)地保持在定子中。定子在每個預定角度具有突出部，突出部向心突出。U相線圈11、V相線圈12、W相線圈13纏繞于突出部。U相線圈11、V相線圈12、W相線圈13例如通過Y連接方式連接。U相線圈11、V相線圈12、W相線圈13被包括在繞組15中。
[0022]齒輪89以降低速度的方式將電機10的旋轉(zhuǎn)傳輸給轉(zhuǎn)向軸92。因此，電功率轉(zhuǎn)向設(shè)備I將基于方向盤91的轉(zhuǎn)向方向和轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩Tq的輔助轉(zhuǎn)矩傳輸給轉(zhuǎn)向軸92。
[0023]如圖2所示，電機驅(qū)動裝置I包括逆變器部20、電機繼電器部30、電源繼電器41、反向連接保護繼電器42、控制器60以及預驅(qū)動器電路部70。電源繼電器41為第一繼電器部的示例，而反向連接保護繼電器42為第二繼電器部的示例。
[0024]逆變器部20是三相逆變器。逆變器部20包括形成橋連接的M0SFET21-26。M0SFET21-26是開關(guān)至U相線圈11、V相線圈12、W相線圈13的電力供應的開關(guān)元件。
[0025]M0SFET21的漏極連接作為電源的電池50的高電勢端子，而M0SFET21的源極連接M0SFET24的漏極。M0SFET24的源極通過分流電阻器27接地。M0SFET21的源極與M0SFET24的漏極的連接點通過U相電機繼電器31連接U相線圈11的一端。M0SFET21和M0SFET24可作為U相逆變器操作。
[0026]M0SFET22的漏極連接電池50的高電勢端子，而M0SFET22的源極連接M0SFET25的漏極。M0SFET25的源極通過分流電阻器28接地。M0SFET22的源極與M0SFET25的漏極的連接點通過V相電機繼電器32連接V相線圈12的一端。M0SFET22和M0SFET25可作為V相逆變器操作。
[0027]M0SFET23的漏極連接電池50的高電勢端子，而M0SFET26的源極連接M0SFET26的漏極。M0SFET26的源極通過分流電阻器29接地。M0SFET23的源極與M0SFET26的漏極的連接點通過W相電機繼電器33連接W相線圈13的一端。M0SFET23和M0SFET26可作為W相逆變器操作。
[0028]分流電阻器27-29用于檢測流向各相的電流?？刂破?0基于分流電阻器27兩端的電壓檢測流向U相線圈11的電流?？刂破?0基于分流電阻器28兩端的電壓檢測流向V相線圈12的電流?？刂破?0基于分流電阻器29兩端的電壓檢測流向W相線圈13的電流。
[0029]電機繼電器部30包括U相電機繼電器31、V相電機繼電器32以及W相電機繼電器33。在本實施例中，U相電機繼電器31、V相電機繼電器32以及W相電機繼電器33的每一個都包括與M0SFET21-26相似的M0SFET。
[0030]U相電機繼電器31設(shè)置在M0SFET21和M0SFET24的連接點與U相線圈11之間。U相電機繼電器31的源極連接到M0SFET21與M0SFET24的連接點，且U相電機繼電器31的漏極連接到U相線圈11。當出現(xiàn)電機10的故障時，U相電機繼電器31能夠切斷M0SFET21、24與U相線圈11之間的電連接。V相電機繼電器32設(shè)置在M0SFET22和M0SFET25的連接點與V相線圈12之間。V相電機繼電器32的源極連接到M0SFET22與M0SFET25的連接點，且V相電機繼電器32的漏極連接到V相線圈12。當出現(xiàn)電機10的故障時，V相電機繼電器32能夠切斷M0SFET22、25與V相線圈12之間的電連接。W相電機繼電器33設(shè)置在M0SFET23和M0SFET26的連接點與W相線圈13之間。W相電機繼電器33的源極連接到M0SFET23與M0SFET26的連接點，且W相電機繼電器33的漏極連接到W相線圈13。當出現(xiàn)電機10的故障時，W相電機繼電器33能夠切斷M0SFET23、26與W相線圈13之間的電連接。
[0031]電源繼電器41連接在電池50與逆變器部20之間。反向連接保護繼電器42連接在電源繼電器41與逆變器部20之間。在本實施例中，電源繼電器41和反向連接保護繼電器42的每一個都包括與M0SFET21-26相似的M0SFET。在本實施例中，M0SFET21-26、電機繼電器31-33、電源繼電器41以及反向連接保護繼電器42的每一個在開啟時變?yōu)殚]合(電連接)狀態(tài)，而在關(guān)閉時變?yōu)閿嚅_(電分離)狀態(tài)。
[0032]電源繼電器41的漏極連接到電池50，而電源繼電器41的源極連接到反向連接保護繼電器42。當出現(xiàn)電功率轉(zhuǎn)向設(shè)備I的故障時，控制器60將電源繼電器41關(guān)閉為斷開狀態(tài)，并切斷從電池50到逆變器部20的電力供應。
[0033]反向連接保護繼電器42的源極連接到電源繼電器41，而反向連接保護繼電器42的漏極連接到逆變器部20。在本實施例中，電源繼電器41和反向連接保護繼電器42的每一個都包括具有寄生二極管(作為寄生元件)的M0SFET。反向連接保護繼電器42以這樣的方式設(shè)置:反向連接保護繼電器42的寄生二極管的方向與電源繼電器41的寄生二極管的方向相反，從而在充當電力供應源的電池50和電容器49以相反的極性連接的情況下，保護電機驅(qū)動裝置2中的電子電路。因此，兩個方向上的電流都可以被切斷。電源繼電器41與反向連接保護繼電器42的連接點通過電阻器43接地?？刂破?0監(jiān)測電源繼電器41與反向連接保護繼電器42的連接點的電壓Vr。
[0034]電容器49與逆變器部20并聯(lián)連接。在本實施例中，電容器49是電解電容器。電容器49存儲電荷，幫助向逆變器部20的電力供應，并消除諸如沖擊電流的噪聲成分。在本實施例中，電機驅(qū)動裝置2包括兩個電容器49。但是，電容器的數(shù)量可以改變。
[0035]電池50是直流電源。在本實施例中，電源電壓為12V。電池50通過扼流線圈51連接電源繼電器41。此外，電池50通過點火開關(guān)52和扼流線圈53連接預充電電路55，點火開關(guān)52和扼流線圈53與電源繼電器41以及反向連接保護繼電器42并聯(lián)連接。
[0036]預充電電路55與電源繼電器41以及反向連接保護繼電器42并聯(lián)連接在電池50與逆變器部20之間。以下，將上面設(shè)置電源繼電器41以及反向連接保護繼電器42的線路稱為PIG線路501，將上面設(shè)置點火開關(guān)52以及預充電電路55的線路稱為IG線路502。
[0037]當駕駛員打開點火開關(guān)52時，預充電電路55經(jīng)由IG線路502，通過接收來自電池50的電力供應，先向電容器49充電預定電壓。在本實施例中，通過預充電電路55將電容器40充電至大約6V。因此，當電源繼電器41以及反向連接保護繼電器42開啟時，大電流不流向逆變器部20。
[0038]OR電路部57包括兩個二極管571、572。二極管571的輸入端連接在扼流線圈53與預充電電路55之間，而二極管571的輸出端連接到二極管572的輸出端。二極管572的輸入端連接在電源繼電器41與反向連接保護繼電器42之間，而二極管572的輸出端連接到二極管571的輸出端。二極管571、572的輸出端通過穩(wěn)壓器59連接到控制器60。因此，控制器60接收來自點火開關(guān)52與逆變器部20之間的電力供應，或者來自電源繼電器41與反向連接保護繼電器42之間的電力供應。通過穩(wěn)壓器59將提供給控制器60的電力被調(diào)節(jié)為預定電壓(例如本實施例中的5V)。
[0039]當點火開關(guān)52處于開啟狀態(tài)時，控制器60通過二極管571接收來自IG線路502的電力。當點火開關(guān)52在電源繼電器41處于開啟狀態(tài)的情況下關(guān)閉時，控制器60通過二極管572接收來自PIG線路501的電力。因此，即使點火開關(guān)52被駕駛員關(guān)閉，給控制器60的電力供應仍然繼續(xù)。因此，控制器60不會突然失去電力供應，并且控制器60可以進行預定的控制終止處理，例如，用于向電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)寫入故障診斷結(jié)果。當預定的控制終止處理結(jié)束時，控制器60可以關(guān)斷電源繼電器41，以終止向控制器60的電力供應。
[0040]在M0SFET21、24與U相電機繼電器31之間，設(shè)置上拉電阻器61，上拉電阻器61連接電池50的高電勢端子。此外，在M0SFET21、24與U相電機繼電器31之間，設(shè)置下拉電阻器62、63,下拉電阻器62、63接地并形成分壓電阻器。下拉電阻器62、63之間的電壓被控制器60監(jiān)測作為U相端電壓對應值MVUc。
[0041]在M0SFET22、25與V相電機繼電器32之間，設(shè)置上拉電阻器64，上拉電阻器64連接電池50的高電勢端子。此外，在M0SFET22、25與V相電機繼電器32之間，設(shè)置下拉電阻器65、66,下拉電阻器65、66接地并形成分壓電阻器。下拉電阻器65、66之間的電壓被控制器60監(jiān)測作為V相端電壓對應值MVVc。
[0042]在M0SFET23、26與W相電機繼電器33之間，設(shè)置上拉電阻器67，上拉電阻器67連接電池50的高電勢端子。此外，在M0SFET23、26與W相電機繼電器33之間，設(shè)置下拉電阻器68、69,下拉電阻器68、69接地并形成分壓電阻器。下拉電阻器68、69之間的電壓被控制器60監(jiān)測作為W相端電壓對應值MVWc。下拉電阻器62、65、68分別連接上拉電阻器61、64、67，而下拉電阻器63、66、69分別連接在下拉電阻器62、65、68與地之間。
[0043]U相的上拉電阻器61的電阻R11、V相的上拉電阻器64的電阻R21以及W相的上拉電阻器67的電阻R31彼此相等。換言之，R11=R21=R31。U相的下拉電阻器62的電阻R12、V相的下拉電阻器65的電阻R22以及W相的下拉電阻器68的電阻R32彼此相等。換言之，R12=R22=R32。U相的下拉電阻器63的電阻R13、V相的下拉電阻器66的電阻R23以及W相的下拉電阻器69的電阻R33彼此相等。換言之，R13=R23=R33。
[0044]上拉電阻器61的電阻R11、下拉電阻器62的電阻R12以及下拉電阻器63的電阻R13的比值為4:3:1。換言之，R11:R12:R13=4:3:1。上拉電阻器64的電阻R21、下拉電阻器65的電阻R22以及下拉電阻器66的電阻R23的比值為4:3:1。換言之，R21: R22: R23=4:3:1。上拉電阻器67的電阻R31、下拉電阻器68的電阻R32以及下拉電阻器69的電阻R33的比值為 4:3:1。換言之，R31:R32:R33=4:3:1。
[0045]將下拉電阻器62、63視作具有電阻R14的組合電阻器時，上拉電阻器61的電阻Rll與下拉電阻器62、63的組合電阻器的電阻R14的比值為1:1。換言之，R11:R14=1:1。將下拉電阻器65、66視作具有電阻R24的組合電阻器時，上拉電阻器64的電阻R21與下拉電阻器65、66的組合電阻器的電阻R24的比值為1:1。換言之，R21:R24=l:1。將下拉電阻器68、69視作具有電阻R34的組合電阻器時，上拉電阻器67的電阻R31與下拉電阻器68、69的組合電阻器的電阻R34的比值為1:1。換言之，R31:R34=1:1。
[0046]基于電池50的電壓以及通過控制器60可檢測的電壓，可以適當設(shè)置電阻器61-69的電阻。在本實施例中，電阻器61-69的電阻具有上述比值，因為電池50的電壓為12V，而通過控制器60可檢測的電壓為5V。因此，U相端電壓對應值MVUc、V相端電壓對應值MVVc以及W相端電壓對應值MVWc小于或等于5V，并且通過控制器60可檢測。
[0047]控制器60是傳統(tǒng)計算機，包括中央處理器(CPU)、只讀存儲器(ROM)、輸入/輸出(I/O)部件以及連接上述組件的總線?？刂破?0獲取電源繼電器41與反向連接保護繼電器42之間的電壓Vr。此外，控制器60獲取下拉電阻器62與下拉電阻器63之間的電壓作為U相端電壓對應值MVUc?？刂破?0獲取下拉電阻器65與下拉電阻器66之間的電壓作為V相端電壓對應值MVVc。控制器60獲取下拉電阻器68與下拉電阻器69之間的電壓作為W相端電壓對應值MVWc。
[0048]因為下拉電阻器62、65、68的電阻R12、R22、R23與下拉電阻器63、66、69的電阻Rl3、R23、R33的比值為3:1，所以通過控制器60獲取的端電壓對應值MVUc、MVVc、MVffc是實際端電壓MVU、MVV、MVff的1/4。因此，控制器60利用軟件將獲取的端電壓對應值MVUc、MVVc、MVffc乘四倍，以計算端電壓MVU、MVV、MVW?？梢哉J為，控制器60獲取端電壓MVU、MVV、MVff,包括端電壓對應值MVUc、MVVc、MVffc的內(nèi)部轉(zhuǎn)換。
[0049]控制器60基于電源繼電器41與反向連接保護繼電器42之間的電壓Vr、U相端電壓MVU、V相端電壓MVV以及W相端電壓MVW，檢測電機繼電器31-33、電源繼電器41以及反向連接保護繼電器42的故障。下面描述故障檢測的細節(jié)。此外，控制器60通過預驅(qū)動器電路部70控制MOSFET21-26、電機繼電器31-33、電源繼電器41以及反向連接保護繼電器42的驅(qū)動。
[0050]預驅(qū)動器電路部70包括U相高電勢側(cè)逆變器預驅(qū)動器電路(UH INV PRE-DRIVER)71、V相高電勢側(cè)逆變器預驅(qū)動器電路(VH INV PRE_DRIVER)72、W相高電勢側(cè)逆變器預驅(qū)動器電路(WH INV PRE-DRIVER) 73、W相低電勢側(cè)逆變器預驅(qū)動器電路(WL INV PRE-DRIVER)74、V相低電勢側(cè)逆變器預驅(qū)動器電路(VL INV PRE-DRIVER) 75、U相低電勢側(cè)逆變器預驅(qū)動器電路(UL INV PRE-DRIVER) 76、第一預驅(qū)動器81以及第二預驅(qū)動器85。
[0051 ] 通過控制器60控制U相高電勢側(cè)逆變器預驅(qū)動器電路71，以切換連接到U相高電勢側(cè)逆變器預驅(qū)動器電路71的M0SFET21的通/斷狀態(tài)。通過控制器60控制V相高電勢側(cè)逆變器預驅(qū)動器電路72，以切換連接到V相高電勢側(cè)逆變器預驅(qū)動器電路72的M0SFET22的通/斷狀態(tài)。通過控制器60控制W相高電勢側(cè)逆變器預驅(qū)動器電路73，以切換連接到W相高電勢側(cè)逆變器預驅(qū)動器電路73的M0SFET23的通/斷狀態(tài)。通過控制器60控制W相低電勢側(cè)逆變器預驅(qū)動器電路74，以切換連接到W相低電勢側(cè)逆變器預驅(qū)動器電路74的M0SFET26的通/斷狀態(tài)。通過控制器60控制V相低電勢側(cè)逆變器預驅(qū)動器電路75，以切換連接到V相低電勢側(cè)逆變器預驅(qū)動器電路75的M0SFET25的通/斷狀態(tài)。通過控制器60控制U相低電勢側(cè)逆變器預驅(qū)動器電路76，以切換連接到U相低電勢側(cè)逆變器預驅(qū)動器電路76的M0SFET24的通/斷狀態(tài)。
[0052]U相高電勢側(cè)逆變器預驅(qū)動器電路71、V相高電勢側(cè)逆變器預驅(qū)動器電路72、W相高電勢側(cè)逆變器預驅(qū)動器電路73、W相低電勢側(cè)逆變器預驅(qū)動器電路74、V相低電勢側(cè)逆變器預驅(qū)動器電路75、U相低電勢側(cè)逆變器預驅(qū)動器電路76可以作為逆變器預驅(qū)動器電路操作。
[0053]通過控制器60控制第一預驅(qū)動器電路81，以切換與第一預驅(qū)動器電路81連接的電源繼電器41的通/斷狀態(tài)。通過控制器60控制第二預驅(qū)動器電路85，以切換電機繼電器31-33以及反向連接保護繼電器42的通/斷狀態(tài)。在本實施例中，因為是通過一個第二預驅(qū)動器電路85驅(qū)動電機繼電器31-33以及反向連接保護繼電器42，所以同時切換電機繼電器31-33以及反向連接保護繼電器42的通/斷狀態(tài)。
[0054]在第二預驅(qū)動器電路85與U相電機繼電器31之間，設(shè)置柵極電阻器86。在第二預驅(qū)動器電路85與V相電機繼電器32之間，設(shè)置柵極電阻器87。在第二預驅(qū)動器電路85與W相電機繼電器33之間，設(shè)置柵極電阻器88。此外，在預驅(qū)動器電路71-76、81、85與M0SFET21-26、電源繼電器41以及反向連接保護繼電器42之間，設(shè)置柵極電阻器(未示出)。
[0055]在本實施例中，關(guān)注的是，即使在同時切換電機繼電器31-33以及反向連接保護繼電器42的通/斷狀態(tài)時，也可以檢測到電機繼電器31-33、電源繼電器41以及反向連接保護繼電器42的故障，用于驅(qū)動電機繼電器31-33的預驅(qū)動器以及用于驅(qū)動反向連接保護繼電器42的預驅(qū)動器被合并為一個預驅(qū)動器電路(即，本實施例中的第二預驅(qū)動器電路85)。
[0056]下面參照圖3描述用于檢測電機繼電器31-33、電源繼電器41以及反向連接保護繼電器42的故障的初始故障診斷處理。當打開點火開關(guān)52時，控制器60在啟動功率轉(zhuǎn)向設(shè)備I之間進行初始故障診斷處理。當打開點火開關(guān)52時，M0SFET21-26、電源繼電器41以及反向連接保護繼電器42通常處于關(guān)閉狀態(tài)(即斷開狀態(tài))。
[0057]在S101，控制器60通過第一預驅(qū)動器電路81關(guān)閉電源繼電器41。此外，控制器60通過第二預驅(qū)動器電路85關(guān)閉電機繼電器31-33以及反向連接保護繼電器42。
[0058]在S102，控制器60基于電源繼電器41與反向連接保護繼電器42之間的電壓Vr，檢測電源繼電器41和反向連接保護繼電器42的短路故障。因為電源繼電器41和反向連接保護繼電器42被控制為斷開狀態(tài)，所以當電源繼電器41和反向連接保護繼電器42中不出現(xiàn)短路故障時，電壓Vr為0V。當電源繼電器41中出現(xiàn)短路故障時，電壓Vr變?yōu)殡娫措妷?在本實施例中即12V)。另一方面，當反向連接保護繼電器42中出現(xiàn)短路故障時，從預充電電路55提供電力，并且電壓Vr變?yōu)榇笥诨虻扔陬A充電電壓(在本實施例中即6V)。
[0059]當點火開關(guān)52緊接著駕駛員的關(guān)閉而開啟并且控制器60進行本處理時，以基本上等于電源電壓的電壓將電容器49充電，此外從電容器49提供電力。因此，即使在反向連接保護繼電器42中出現(xiàn)短路故障時，電壓Vr也可以基本上等于電源電壓，類似于在電源繼電器41中出現(xiàn)短路故障的情況。在這種情況下，難以判斷是在電源繼電器41還是在反向連接保護繼電器42中出現(xiàn)短路故障。因此，控制器60確定是在電源繼電器41或者在反向連接保護繼電器42中出現(xiàn)短路故障。在任何情況下，控制器60在電壓Vr為OV時確定電源繼電器41和反向連接保護繼電器42正常操作，并且在電壓Vr不為OV時確定電源繼電器41和反向連接保護繼電器42中出現(xiàn)短路故障。應當注意，考慮到傳感器誤差等等情況，“電壓Vr為0V”意味著電壓Vr處于包括OV的預定范圍。這同樣適用于與故障檢測有關(guān)的所有閾值。
[0060]在S103，控制器60通過第二預驅(qū)動器電路85開啟電機繼電器31_33和反向連接保護繼電器42。因為電機繼電器31-33和反向連接保護繼電器42通過一個第二預驅(qū)動器電路85驅(qū)動，所以電機繼電器31-33和反向連接保護繼電器42同時開啟。在S104，控制器60基于電源繼電器41與反向連接保護繼電器42之間的電壓Vr，檢測反向連接保護繼電器42的斷路故障。在這種狀態(tài)下，電源繼電器41處于關(guān)閉狀態(tài)，而反向連接保護繼電器42處于開啟狀態(tài)。因此，當反向連接保護繼電器42中未出現(xiàn)斷路故障時，由于來自預充電電路55的電力供應，電壓Vr變?yōu)榇笥诨虻扔陬A充電電壓(在本實施例中即6V)。另一方面，當反向連接保護繼電器42中出現(xiàn)斷路故障時，電壓Vr變?yōu)?V。因此，控制器60可以檢測反向連接保護繼電器42的斷路故障。
[0061]在S105，控制器60通過第一預驅(qū)動器電路81開啟電源繼電器41。在這種狀態(tài)下，反向連接保護繼電器42和電機繼電器31-33也處于開啟狀態(tài)。因為電源繼電器41和反向連接保護繼電器42兩者都處于開啟狀態(tài)，所以電力從PIG線路501提供給電容器49，并且電容器49存儲電荷。在本實施例中，在S105提供預定等候時間(例如，200毫秒)，因此確定地將電容器49充電至電源電壓。在S106，控制器60通過第二預驅(qū)動器電路85關(guān)閉電機繼電器31-33和反向連接保護繼電器42。因為電機繼電器31-33和反向連接保護繼電器42通過一個第二預驅(qū)動器電路85驅(qū)動，所以電機繼電器31-33和反向連接保護繼電器42同時關(guān)閉。
[0062]在S107，控制器60基于電壓Vr檢測電源繼電器41的斷路故障以及PIG線路501的斷開連接故障。當未出現(xiàn)PIG線路501的斷開連接并且未出現(xiàn)電源繼電器41的斷路故障時，電壓Vr變?yōu)殡娫措妷?。另一方面，當PIG線路501出現(xiàn)斷開連接或者電源繼電器41出現(xiàn)斷路故障時，電壓Vr變?yōu)?V。因此，控制器60檢測電源繼電器41的斷路故障以及PIG線路501的斷開連接。
[0063]在S108，控制器60基于端電壓MVU、MVV、MVW檢測電機繼電器31_33的短路故障。當M0SFET24處于完全開啟狀態(tài)且M0SFET21-23、25、26處于關(guān)閉狀態(tài)時，控制器60基于端電壓MVU、MVV、MVff檢測U相電機繼電器31的短路故障。當M0SFET25處于完全開啟狀態(tài)且M0SFET21-24、26處于關(guān)閉狀態(tài)時，控制器60基于端電壓MVU、MVV、MVW檢測V相電機繼電器32的短路故障。當M0SFET26處于完全開啟狀態(tài)且M0SFET21-25處于關(guān)閉狀態(tài)時，控制器60基于端電壓MVU、MVV、MVW檢測W相電機繼電器33的短路故障?？刂破?0以相互類似的方式檢測U相電機繼電器31、V相電機繼電器32以及W相電機繼電器33的短路故障。因此，下面僅描述U相電機繼電器31中短路故障的檢測。
[0064]當M0SFET24處于完全開啟狀態(tài)且M0SFET21_23、25、26處于關(guān)閉狀態(tài)，并且在U相電機繼電器31中不出現(xiàn)短路故障時，U相端電壓MVU變?yōu)?V。V相端電壓MVV變?yōu)橥ㄟ^上拉電阻器64以及下拉電阻器65、66的組合電阻器將電源電壓(嚴格而言，電容器49中存儲的電壓)分壓獲得的值。在本實施例中，上拉電阻器64的電阻R21與下拉電阻器65、66的組合電阻器的電阻R24的比值為1:1。因此，當U相電機繼電器31中不出現(xiàn)短路故障時，V相端電壓MVV變?yōu)殡娫措妷篨0.5。類似地，當U相電機繼電器31中不出現(xiàn)短路故障時，W相端電壓MVW變?yōu)殡娫措妷篨0.5。
[0065]當U相電機繼電器31中出現(xiàn)短路故障時，U相端電壓MVU為0V，類似于不出現(xiàn)短路故障的情況。當在U相電機繼電器31中出現(xiàn)短路故障的狀態(tài)下M0SFET24開啟時，當關(guān)注V相時，下拉電阻器65、66以及U相線圈11和V相線圈12關(guān)于上拉電阻器64并聯(lián)連接。因此，當U相電機繼電器31中出現(xiàn)短路故障時，V相端電壓MVV變?yōu)椴煌谠赨相電機繼電器31中不出現(xiàn)短路故障時、通過上拉電阻器64和下拉電阻器65、66將電源電壓分壓獲得的值(在本實施例中即電源電壓X0.5)。
[0066]此外，當關(guān)注W相時,下拉電阻器68、69以及U相線圈11和W相線圈13關(guān)于上拉電阻器67并聯(lián)連接。因此，類似于V相端電壓MVV，W相端電壓MVW變?yōu)椴煌谠赨相電機繼電器31中不出現(xiàn)短路故障時、通過上拉電阻器67和下拉電阻器68、69將電源電壓分壓獲得的值(在本實施例中即電源電壓X0.5)。下面描述V相端電壓MVV，省略關(guān)于W相端電壓MVW的描述。
[0067]在U相電機繼電器31中出現(xiàn)短路故障時的V相端電壓MVV取決于上拉電阻器64、下拉電阻器65、66、U相線圈11和V相線圈12的電阻。在本實施例中，在U相電機繼電器31中出現(xiàn)短路故障時的V相端電壓MVV小于在U相電機繼電器31中不出現(xiàn)短路故障時的V相端電壓MVV。
[0068]在M0SFET24處于完全開啟狀態(tài)且M0SFET21_23、25、26處于關(guān)閉狀態(tài)、并且U相電機繼電器31中出現(xiàn)短路故障時，V相端電壓MVV可通過以下方程式(I)表示。在方程式Cl)中，U相線圈11的電阻用RMl表示，V相線圈12的電阻用RM2表示。在本實施例中，RM1=RM2。分流電阻器25的電阻以及由于寄生二極管產(chǎn)生的電壓降被視為可以忽略，不予考慮。
【權(quán)利要求】
1.一種電機驅(qū)動裝置(2，3)，包括: 逆變器部(20)，所述逆變器部(20)包括多個開關(guān)元件(21-26)，所述多個開關(guān)元件用于開關(guān)給電機(10，110)的繞組(15，121，122)的電力供應； 第一繼電器部(41)，連接在電源(50)與所述逆變器部(20)之間； 第二繼電器部(42 )，連接在所述第一繼電器部(41)與所述逆變器部(20 )之間； 電機繼電器部(30)，連接在所述逆變器部(20)與所述電機(10，110)的繞組(15，121，122)之間； 多個逆變器預驅(qū)動器電路(71-76)，用于分別驅(qū)動所述逆變器部(20)的多個開關(guān)元件(21-26)； 第一預驅(qū)動器電路(81)，用于驅(qū)動所述第一繼電器部(41)； 第二預驅(qū)動器電路(85)，用于驅(qū)動所述第二繼電器部(42)和所述電機繼電器部(30)；以及 控制器(60)，所述控制器(60)包括控制部分和故障檢測部分，所述控制部分通過所述多個逆變器預驅(qū)動器電路(71-76)、所述第一預驅(qū)動器電路(81)或所述第二預驅(qū)動器電路(85)控制所述逆變器部(20)、所述第一繼電器部(41)、所述第二繼電器部(42)以及所述電機繼電器部(30)的驅(qū)動，所述故障檢測部分檢測所述第一繼電器部(41)、所述第二繼電器部(42)以及所述電機繼電器部(30)的故障。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機驅(qū)動裝置(2，3)，其中` 所述第一繼電器部(41)和所述第二繼電器部(42)的每一個都包括具有寄生元件的半導體裝置， 所述第一繼電器部(41)是能夠切斷從所述電源(50 )到所述逆變器部(20 )的電力供應的電源繼電器，以及 所述第二繼電器部(42 )是反向連接保護繼電器，并且被連接為使得所述第二繼電器部(42)的所述寄生元件的方向與所述第一繼電器部(41)的所述寄生元件的方向相反。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電機驅(qū)動裝置(2，3)，其中 所述控制器(60 )被連接為使得所述控制器(60 )能夠從所述第一繼電器部(41)與所述第二繼電器部(42)之間接收電力。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電機驅(qū)動裝置(2，3)，還包括: OR電路部(57，58)，所述OR電路部(57，58)能夠從所述逆變器部(20)與所述點火開關(guān)(52)之間接收電力，或者從所述第一繼電器部(41)與所述第二繼電器部(42)之間接收電力，所述點火開關(guān)(52)與所述第一繼電器部(41)和所述第二繼電器部(42)并聯(lián)連接， 其中，所述控制器(60)能夠通過所述OR電路部(57，58)接收電力。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電機驅(qū)動裝置(3)，其中 所述電機(110)包括多個繞組(121，122)，以及 關(guān)于每一個所述繞組(121，122)設(shè)置所述逆變器部(20)、所述第一繼電器部(41)、所述第二繼電器部(42)、所述電機繼電器部(30)、所述逆變器預驅(qū)動器電路(21-26)、所述第一預驅(qū)動器電路(81)以及所述第二預驅(qū)動器電路(85)。
6.—種電功率轉(zhuǎn)向設(shè)備(I),包括: 電機(10，110);以及根據(jù)權(quán)利要求1或2所述`的電機驅(qū)動裝置(2，3)。
【文檔編號】H02P29/02GK103633921SQ201310379012
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月27日
【發(fā)明者】瓜生信彥, 松田直樹, 黑田喜英 申請人:株式會社電裝